[实用新型]一种新型柴油机后处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及柴油机排气后处理技术。

背景技术

随着全球变暖和化石燃料的日益枯竭，具有较高燃油经济性和较少CO2排放的柴油机日益受到消费者和汽车厂商的青睐。据最新统计，现在欧洲有三分之一以上的新车都是柴油车。另外为了更好地保护人类赖以生存的自然环境，世界各国都制定了更加严格的排放法规。对于柴油机来讲，由于其自身工作的特点，微粒物PM(particulatematters)和氮氧化物NO_x(nitrogen oxides)是它的两大主要排放物。为了满足各国排放法规对PM不断严格的排放要求，柴油机微粒捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)技术逐步发展起来。

DPF一般采用壁流式陶瓷载体，在排气通过的时候将其中的细小颗粒物捕集下来。另外为了保证DPF能够长期重复使用，需要通过一定措施将捕集到的微粒物燃烧掉，这种过程一般称为再生。现在常见的再生过程主要分为主动再生和被动再生两种方式。被动再生是通过在载体表面涂覆贵金属催化剂或者在燃油中添加催化剂，降低微粒物的氧化反应温度，从而在发动机正常运行过程中将捕集到的大多数微粒物再生掉。这种再生方式对燃油中的S含量要求比较严格，一般要求低于15ppm。因为S会毒化贵金属催化剂，使其丧失催化功能。由于中国国内的柴油中S含量普遍较高，能达到1000ppm以上，因此这种再生方式基本不适合在中国国内推广。而主动再生是指通过电加热或者向排气管中直接喷射燃油的方法提高排气温度，从而将DPF中的微粒物再生掉。但由于这种微粒物的氧化反应是一种瞬态的极不均匀的条件下发生的，因此微粒物很难发生充分氧化反应，再生过程中会生成大量的CO和HC等。

柴油机氧化催化剂DOC(Diesel Oxidation Catalyst)是一种专门减少柴油机HC和CO排放的技术，并能部分氧化微粒物。但是DOC开始工作需要一定的温度条件，在柴油机冷启动阶段排气温度较低时对HC和CO的氧化效率非常低。对于欧四及以后的排放法规，如何解决冷启动阶段的CO和HC排放也成为能否满足法规限值的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型柴油机后处理系统，在解决主动再生DPF再生过程中生成的CO和HC的同时，确保DOC冷启动过程中能够正常工作。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：本系统在排气歧管侧设置第一级DOC，沿排气管路的排气方向依次设置有主动再生DPF及第二级DOC，所述的主动再生DPF装配有电加热器，电加热器加热使排气温度达到600℃以上。

由上述技术方案可知，利用成熟的DOC技术来解决主动再生DPF再生过程中生成的CO和HC，开发工作量小，技术可靠有效，以较小的成本解决了主动再生DPF存在的主要问题，使得该技术更具有实用性；由于我国目前的油品被认为被动再生不适合在国内推广应用，本实用新型有效解决了类似我国目前生产的油品的后处理难题。

主动再生DPF的加热手段可以在发动机冷启动阶段有效地提高排气温度，从而使得第二级DOC提前工作，能有效地减少冷启动阶段的HC和CO排放。

第一级DOC能够部分氧化排气中的微粒物，从而延长DPF两次再生之间的间隔，从而提高DPF的使用寿命，并能够相对降低发动机油耗。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基本系统构成是首先在排气歧管侧布置第一级DOC10，沿排气管路依次布置主动再生DPF20，以及在DPF20后面再布置第二级DOC30。

所述的主动再生DPF20装配有电加热器，电加热器加热使排气温度达到600℃以上；在发动机冷启动阶段，电加热器对排气实施加热。

以下结合图1对本实用新型的工作原理进行说明。

第一级DOC工作时对柴油机排气中的大多数HC和C0，以及部分微粒物进行氧化，主动再生DPF对排气中剩下的微粒物进行捕集。由于第一级DOC氧化了部分微粒物(包括粘附在微粒物上面的HC等)，因此DPF捕集到的颗粒物质量就减少了，从而延长了两次再生过程之间的时间间隔，对DPF系统的使用寿命非常有利。当DPF中的颗粒物捕集到一定量的时候，通过加热器开始对排气进行加热，使其达到颗粒物再生需要的温度(一般为600℃以上)，从而使微粒物开始与排气中的氧气进行反应并被烧掉。在微粒物再生过程中生成的HC和CO在经过第二级的时候，将被氧化成水和二氧化碳。此外第二级DOC也将对DPF为过滤掉的微粒物进行二次氧化。这样排气中的HC、CO以及大部分微粒物将被氧化成水和二氧化碳。此外在发动机冷启动阶段，加热器也开始对排气进行加热，这样在第一级DOC还不能开始正常工作的时候，第二级DOC就达到了其起燃温度，开始工作，将冷启动阶段生成的大量HC和CO氧化掉。